6月20日,ISC12世界大学生超级计算机竞赛在德国汉堡落下帷幕。由122cc太阳集成游戏的徐世真等6名大四学生组成的清华代表队获得了本届比赛总冠军。这是中国大学生在国际超级计算机竞赛中取得的第一个世界冠军。
“我们比较幸运”,队长徐世真谦虚地总结这次比赛。然而,成绩背后凝结的是6名队员和指导老师的汗水和智慧。
应邀参赛:是机遇,也是挑战
今年2月,我院高性能所的杨广文老师找到了徐世真,希望他能参加这次超算竞赛。徐世真又找来了了吕子鉷、廖俊峰、程芃祺、任一恒、杨弋等5位同学,组建成了清华代表队。
徐世真同学以超算为今后研究生期间的研究方向,参加本次比赛是一次难得的机遇。当被问到为什么选择超算时,他表示主要原因是老师的影响和个人兴趣,他说:“不同的人有不同的选择,我觉得做这个就挺有意思。”
而对杨弋同学来说,具体研究方向不同,课外工作压力繁重,比赛本身又需要耗费大量时间和精力,等待他的是对能力和毅力的双重挑战。
努力备战:“不知不觉的,天亮了,十点了”
当6位同学正式着手准备比赛时,他们发现真正的挑战比预想中要严峻得多。
本次竞赛的赛事规则要求各参赛队在3000瓦功耗下,自行设计搭建系统,并进行浮点计算性能测试,及分子动力学、海洋环境等多个大型应用的算例测试。
参加ISC12之前,要先经过国内的初赛和决赛。初赛的准备时间只有两周,决赛的准备时间也只有不到一个月。这期间,队员们几乎天天在实验室工作12小时以上。为了做到心中有数,队员们专门请教了经验丰富的兄弟院校的教授,也了解了对手的基本情况。
整个准备过程中最困难的是一头一尾。开头难,是因为要在两三天内熟悉一个非计算机专业的大型应用,要充分了解程序原理、应用背景、编译运行过程、输入输出内容。而准备到最后会遇到瓶颈,“你优化一段时间,就发现优化不下去了。可能偶尔快了百分之二,也完全可以用误差来解释。天天在熬时间,就感觉没有办法再优化了。”
于是,“不知不觉的,天亮了,十点了”这样的状态常常出现在队员们的网上状态中。
小试牛刀:首战告捷,出奇制胜
国内决赛一开始,由于环境和他们预想不同,机器运行几乎要超过规定的3000瓦。即将到达规定值时,机器运行出了结果。回忆起当时,徐世真直呼“很惊险”。
第二部分比赛,“惊险”没有结束。由于错误估计运行时间,比赛开始两个小时后,他们发现算例不能全部运行完。于是他们进行了两次大的调整,这使得他们多完成了两个高质量的算例,同时这也成为之后在答辩中留给评委印象最深刻的部分。
之后第二天的比赛直接确定了胜利,由于在比赛之前发现一个应用中一个非常大的改进,他们在这个应用上的得分甩开了其他对手。当天晚上他们就开始庆功了,虽然在很轻松的氛围中做答辩PPT,但黄老师要求很严格,第三天,他们获得了答辩的第一名。
赛后他们与其他队伍交流。“我们可能主要就是赢在对应用的理解上”,由于每个人都负责一个应用,而应用间存在共同点,充分交流及广泛搜集资料使得他们对于应用的理解大大加深。
图 1国家最高科学技术奖获得者高性能计算领域专家金怡濂院士为122cc太阳集成游戏代表队颁奖
稳中求胜:德国决赛,震惊世界
由于并非本土作战,在世界决赛前搭建系统的环节,除本地的学校之外,其余代表队都出现了接触不良、硬盘无法匹配等问题。美国部分大学甚至在第二天比赛前仍未搭建好系统。清华代表队也不能幸免。他们花费了一整天的时间甚至求助了赞助方工程师才完成搭建。赛前清华并不被看好。德国的队伍使用了赞助厂商特殊的设计和很多顶尖设备,集本土作战优势,被认为最有可能夺冠。
尽管如此,有了国内决赛的经验和对应用深入的理解,清华还是得到了冠军。特别是在OpenFoam这个流体力学的应用上,他们几乎将运行效率翻了一倍。这个成绩大大出乎了主办方的预计,震惊了超算界,甚至因此给他们颁发了一个特别奖项。

图 2 队长徐世真领奖
薪火相传:期待新人,继往开来
随着比赛的落幕,6位参赛队员也结束了大学生活。由于出国参加比赛,6位队员都错过了毕业期间的各种集体活动,这成了他们心中的遗憾。”听说班里同学已经收拾行李准备毕业旅行了,心里涌上一阵阵伤感“。比赛结束后各个队员连夜给父母、老师、辅导员写了很多明信片,表达感恩之情。
但遗憾之余更多的是收获,分工合作让他们备赛中在充分交流中相互学习;在比赛中,更是提高了临场应变的能力。同时他们希望以此次胜利为契机,吸引更多的计算机人关注中国超算领域的发展,并加入到发展超算的队伍中来,希望中国超算领域早日突破应用瓶颈。
其实在准备比赛的同时,他们就已经成立了SIG-HPC小组(高性能计算兴趣小组),希望以此为契机,让更多的同学加入小组,了解超级计算机的发展及相关应用。同时他们也十分期待其他院系的同学的加入。

图 3 黄小猛老师与团队同学
前景展望:应用广泛,任重道远
谈及对超级计算机领域的看法,队员们告诉我们,超级计算机涉及的领域很多,比如在海洋、石油、金融方面的应用,而且超级计算机在各个领域方面的应用是相互联系的,各模式是相通的。超算人才发展方向多,未来有很多种选择。
但是中国在超算领域的发展仍任重道远,比较缺乏应用方面的人才,重点在于缺乏学科交叉的综合复合型人才。现阶段国家也在大力宣传超算的应用领域。目前,我院将超级计算作为未来重点发展的三个方向之一。
(学生记者:汪忆辰 杨天 王钧奕)